一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，包括試驗(yàn)水池和設(shè)置在試驗(yàn)水池內(nèi)的鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)；試驗(yàn)水池采取放坡開挖，坡比為1：2，試驗(yàn)水池的底面設(shè)有一層碎石墊層；鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)包括底板和設(shè)置在底板周邊的側(cè)墻，底板內(nèi)設(shè)有配筋；底板上設(shè)有三個(gè)注漿孔，三個(gè)注漿孔沿底板的長(zhǎng)度方向均布；底板上圍繞著每個(gè)注漿孔的周邊設(shè)有呈放射狀布置的多個(gè)長(zhǎng)條形漿液擴(kuò)散觀察窗口；所有漿液擴(kuò)散觀察窗口的連線呈三個(gè)交叉布置的米字型；試驗(yàn)水池的底面上、并沿鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)的底板四周設(shè)有多個(gè)支墩。本實(shí)用新型可以驗(yàn)證漿液的可泵性、流動(dòng)性、和易性、緩凝性以及強(qiáng)度等重要性能指標(biāo)，以保證水下注漿工藝的可靠性。
【專利說明】一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種沉管隧道施工試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，沉管隧道基礎(chǔ)處理方法種類很多，大致可分為刮鋪法、樁基法、噴砂法、砂流法、灌囊法和注漿法，其中的噴砂法、砂流法、灌囊法和注漿法屬于后填法，即先將管段沉放好，再設(shè)法將管段與基槽之間的空隙填實(shí)。其中，灌囊法是在沙石墊層面上用砂漿囊袋將剩余空隙墊實(shí)。預(yù)埋孔道管內(nèi)注漿法是在灌囊法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新穎基礎(chǔ)處理方法，它省去了較貴的囊袋、繁復(fù)的安裝工藝、水上作業(yè)和潛水作業(yè)。通常做法是在浚挖基槽后，再槽內(nèi)鋪墊40?60cm厚的碎石，整平度達(dá)±20cm即可。當(dāng)管段沉放定位后，沿著管段邊墻及封端墻底邊拋填聞0.6m?Im左右的砂石混合料,封閉管底空間。接著從險(xiǎn)道里面通過預(yù)埋在管段底板上的壓漿孔向管底空間壓注砂漿，充填管段底部和碎石墊層之間的空隙。采用水下注漿進(jìn)行處理時(shí)，尤其是針對(duì)高震區(qū)、濱海相軟土地質(zhì)層區(qū)域內(nèi)進(jìn)行沉管隧道的基礎(chǔ)處理，確定漿液最佳配比的因素很多，包括漿液的可泵性、流動(dòng)性、和易性、緩凝性以及強(qiáng)度等重要性能指標(biāo)，因此，需要研究出模擬大型沉管隧道水下注漿基礎(chǔ)試驗(yàn)平臺(tái)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)。由于隧道施工的需要，尤其是基于高震區(qū)、濱海相軟土地質(zhì)層區(qū)域內(nèi)進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)與施工，為了保證水下注漿基礎(chǔ)質(zhì)量安全，本實(shí)用新型提供的水下注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，可以驗(yàn)證漿液的可泵性、流動(dòng)性、和易性、緩凝性以及強(qiáng)度等重要性能指標(biāo)，同時(shí)也可以確定漿液的最佳配比，保證了水下注漿工藝的科學(xué)性與可靠性。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是:該試驗(yàn)平臺(tái)包括試驗(yàn)水池和設(shè)置在試驗(yàn)水池內(nèi)的鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)；所述試驗(yàn)水池的深度為3.4至3.Sm，試驗(yàn)水池采取放坡開挖，坡比為1:2，所述試驗(yàn)水池的底面設(shè)有一層碎石墊層；所述鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)包括底板和設(shè)置在底板周邊的側(cè)墻，所述底板內(nèi)設(shè)有配筋；所述底板上設(shè)有三個(gè)注漿孔，三個(gè)注漿孔沿底板的長(zhǎng)度方向均布；所述底板上圍繞著每個(gè)注漿孔的周邊設(shè)有呈放射狀布置的多個(gè)長(zhǎng)條形漿液擴(kuò)散觀察窗口 ；所有漿液擴(kuò)散觀察窗口的連線呈三個(gè)交叉布置的米字型；所述試驗(yàn)水池的底面上、并沿所述鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)的底板四周設(shè)有多個(gè)支墩。
[0005]本實(shí)用新型一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其中，所述底板的上面與試驗(yàn)水池的底面的碎石墊層之間的距離等于管段與基槽底部墊層的距離。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0007]本實(shí)用新型一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，是根據(jù)高震區(qū)、濱海相軟土地質(zhì)層區(qū)域內(nèi)的水文、地質(zhì)、以及沉管管段重量等因素，而研發(fā)的一種水下基礎(chǔ)注漿模擬施工平臺(tái)，可以更科學(xué)地驗(yàn)證漿液性能以及施工工藝的合理性，有效地保證了深水下注漿施工的質(zhì)量安全。根據(jù)本實(shí)用新型試驗(yàn)平臺(tái)，可以確定漿液的配比以及相關(guān)性能，同時(shí)也完善與改進(jìn)了施工工藝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是本實(shí)用新型中試驗(yàn)水池的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型中鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)配筋示意圖；
[0010]圖3是本實(shí)用新型中漿液擴(kuò)散觀察窗口布置示意圖；
[0011]圖4是本實(shí)用新型中觀察窗預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖。
[0012]圖中:
[0013]11-邊坡12-試驗(yàn)區(qū)13-支墩
[0014]14-平臺(tái)預(yù)制區(qū)21-底板22-側(cè)墻
[0015]23-擋墻24-配筋31-注漿孔
[0016]32-漿液擴(kuò)散觀察窗口41-密封橡膠墊42-高強(qiáng)有機(jī)玻璃
[0017]43-橡膠墊44-鋼壓板45-螺栓塞焊
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0019]本實(shí)施例的基礎(chǔ)材料是:天津市中央大道海河隧道工程，全長(zhǎng)4.2km，其中穿越海河255m采用沉管法工藝，沉管隧道分為三節(jié)管段，管段基礎(chǔ)采用碎石與膨潤(rùn)土相結(jié)合，其中碎石基礎(chǔ)在基槽浚挖后采用碎石攤鋪船攤鋪完成，注漿液基礎(chǔ)在管段沉放對(duì)接后進(jìn)行施工。碎石層基礎(chǔ)厚度為60cm，砂漿層基礎(chǔ)為厚度40cm膨潤(rùn)土砂漿，由水泥、細(xì)砂、粉煤灰、鈉基膨潤(rùn)土等材料組成，通過在沉管內(nèi)預(yù)埋注漿管與球閥，管段內(nèi)注漿完成。
[0020]根據(jù)上述施工研發(fā)本實(shí)用新型沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)的必要性是:
[0021]I)確定注漿壓力與擴(kuò)散半徑等性能指標(biāo)。為了保證漿液能夠充分且均勻填充管底與基底之間的空隙，合適的注漿壓力以及合理的注漿管間距布置至關(guān)重要，通過理論分析與模擬試驗(yàn)，確定注漿壓力和漿液擴(kuò)散半徑等性能指標(biāo)。
[0022]2)確定施工中注漿觀測(cè)方案。對(duì)壓力注漿過程實(shí)施有效監(jiān)控是保證漿液能很好填充管底與基底之間空隙，因此需通過試驗(yàn)平臺(tái)注漿模擬試驗(yàn)，確定其施工中注漿觀測(cè)方案。
[0023]3)施工工藝改進(jìn)。水下壓力注漿有別于陸地壓力注漿，水下注漿不僅要考慮水流、水壓力對(duì)注漿密實(shí)度的影響，而且需將注漿壓力控制在合理的范圍內(nèi)，以防止注漿壓力過大，沉管段發(fā)生異常抬升現(xiàn)象，造成接頭破壞，發(fā)生透水事故。因此通過該模擬試驗(yàn)，可以科學(xué)、合理地分析出水下注漿相關(guān)技術(shù)參數(shù)，以便指導(dǎo)后續(xù)施工。
[0024]本實(shí)用新型試驗(yàn)平臺(tái)主要包括三部分，即大型的試驗(yàn)水池、鋼筋混凝土平臺(tái)(注漿裝置平臺(tái))和漿液擴(kuò)散觀察窗口。
[0025]如圖1所示，所述試驗(yàn)水池的深度為3.4至3.8m,試驗(yàn)水池采取放坡開挖，邊坡11的坡比為1:2，所述試驗(yàn)水池的底面設(shè)有一層碎石墊層，所述碎石墊層由60cm碎石構(gòu)成，所述試驗(yàn)水池的底面上、并沿所述鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)的底板四周設(shè)有多個(gè)支墩13，所述支墩13為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。[0026]如圖2所示，所述鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)，包括底板21和設(shè)置在底板21周邊的側(cè)墻22，所述側(cè)墻22的厚度為40 cm,高度為1.2m,所述側(cè)墻22的上部設(shè)有擋墻23，所述擋墻23的高度為0.4m，厚度為0.lm，根據(jù)實(shí)際管段重量在所述底板21內(nèi)設(shè)有配筋24 ;鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)的外輪廓尺寸也即所述底板21的平面尺寸為10 X 26m。試驗(yàn)水池的池底平面尺寸為25mX30m，一邊為平臺(tái)預(yù)制區(qū)14，另一邊為試驗(yàn)區(qū)13。
[0027]如圖3、圖4所示，所述底板21上設(shè)有三個(gè)注漿孔31，三個(gè)注漿孔31沿底板21的長(zhǎng)度方向均布，所述底板21的上面與試驗(yàn)水池底面的碎石墊層之間的距離等于管段與基槽底部墊層的距離。所述底板21上圍繞著每個(gè)注漿孔31的周邊設(shè)有呈放射狀布置的多個(gè)長(zhǎng)條形漿液擴(kuò)散觀察窗口 32，所有漿液擴(kuò)散觀察窗口 32的連線呈三個(gè)交叉布置的米字型，所述漿液擴(kuò)散觀察窗口的寬度為25cm，并由預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，觀察窗口設(shè)有高強(qiáng)有機(jī)玻璃42，高強(qiáng)有機(jī)玻璃42的下面設(shè)有密封橡膠墊41，上面設(shè)有橡膠墊43和鋼壓板44，然后通過螺栓塞焊45密封固定。
[0028]利用本實(shí)用新型試驗(yàn)平臺(tái)模擬管段底板，通過調(diào)整試驗(yàn)水池內(nèi)沒水深度，可模擬管段的不同抗浮系數(shù)，鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)的四周用數(shù)根鋼支撐(或千斤頂)托住、定位，以確保其試驗(yàn)平臺(tái)的穩(wěn)定性。在沿平臺(tái)長(zhǎng)度方向布設(shè)三個(gè)注漿孔31。在試驗(yàn)水池的池底鋪設(shè)一層碎石墊層，鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)底面與試驗(yàn)水池池底墊層的距離同管段與基槽底部墊層的距離一致，模擬江底施工的工況條件，試驗(yàn)水池中灌水的淹沒高度按設(shè)計(jì)要求注漿施工時(shí)的抗浮安全系數(shù)確定。鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)的單位底面積上的抗浮力盡可能接近相應(yīng)工況沉管底部實(shí)際情況。
[0029]試驗(yàn)水池的設(shè)計(jì)主要從管段的抗浮系數(shù)、管段排水、管段荷載、水的壓力值、水流速度等方面考慮。因此，也可以開設(shè)溝槽與海水連通，以便模擬潮汐及航船造成的水體流動(dòng)狀態(tài)。本實(shí)施例管段注漿階段的抗浮安全系數(shù)為1.04，管段實(shí)際橫斷面尺寸為36.6mX9.65m，混凝土重度2350 kg /m3。在計(jì)算出管段完全浸沒時(shí)排水量、排水浮力、管段基底超載、試驗(yàn)平臺(tái)重量、以及懸浮平臺(tái)時(shí)的沒水高度等參數(shù)值后，進(jìn)行試驗(yàn)水池的尺寸設(shè)計(jì)。試驗(yàn)平臺(tái)深度滿足墊層高度與試驗(yàn)平臺(tái)浮運(yùn)要求，最小高度為1.198 + I = 2.198m，進(jìn)行放坡開挖，坡比為1:2，試驗(yàn)水池底平面尺寸取25mX30m。
[0030]鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)在試驗(yàn)水池內(nèi)預(yù)制，并安裝支墩13，完畢后試驗(yàn)水池內(nèi)注水，使鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)起浮，并在試驗(yàn)平臺(tái)擋墻23上安裝沙袋進(jìn)行配重，模擬管段初步鎖定狀態(tài)。試驗(yàn)平臺(tái)的制作時(shí)，先焊接好觀察窗預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)骨架，再鋪設(shè)底板鋼筋，底板鋼筋與漿液擴(kuò)散觀察窗口的預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)連接為焊接，完成試驗(yàn)池與試驗(yàn)平臺(tái)后，進(jìn)行注漿設(shè)備的連接，最后才進(jìn)行深水下膨潤(rùn)土砂漿注漿模擬試驗(yàn)。
[0031]漿液擴(kuò)散觀察窗口 32圍繞注漿孔31，并以交叉長(zhǎng)條布置，其寬度為25cm，注漿深度為40cm。窗口部分采用預(yù)埋通長(zhǎng)的鋼結(jié)構(gòu)，如圖4所示，混凝土澆搗完成后在鋼結(jié)構(gòu)上安裝高強(qiáng)有機(jī)玻璃板42并進(jìn)行螺栓塞焊45密封，通過該觀察窗口可以在注漿過程中觀察漿液的流動(dòng)情況，并結(jié)合注漿監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行比較。
[0032]盡管上面結(jié)合圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，包括試驗(yàn)水池和設(shè)置在試驗(yàn)水池內(nèi)的鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于: 所述試驗(yàn)水池的深度為3.4至3.Sm，試驗(yàn)水池采取放坡開挖，坡比為1:2，所述試驗(yàn)水池的底面設(shè)有一層碎石墊層； 所述鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)包括底板和設(shè)置在底板周邊的側(cè)墻，所述底板內(nèi)設(shè)有配筋；所述底板上設(shè)有三個(gè)注漿孔，三個(gè)注漿孔沿底板的長(zhǎng)度方向均布；所述底板上圍繞著每個(gè)注漿孔的周邊設(shè)有呈放射狀布置的多個(gè)長(zhǎng)條形漿液擴(kuò)散觀察窗口 ；所有漿液擴(kuò)散觀察窗口的連線呈三個(gè)交叉布置的米字型； 所述試驗(yàn)水池的底面上、并沿所述鋼筋混凝土試驗(yàn)平臺(tái)的底板四周設(shè)有多個(gè)支墩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述底板的上面與試驗(yàn)水池的底面墊層之間的距離等于管段與基槽底部墊層的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述支墩為鋼筋混凝土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述漿液擴(kuò)散觀察窗口由預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)與高強(qiáng)有機(jī)玻璃構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述碎石墊層由60cm碎石構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述側(cè)墻厚度為40 cm,高度為120cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述側(cè)墻上部設(shè)有擋墻，所述擋墻的高度為40cm，厚度為10cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述漿液擴(kuò)散觀察窗口的寬度為25cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種沉管隧道注漿模擬試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，試驗(yàn)水池的池底平面尺寸為25mX30m，所述底板的平面尺寸為10X26m。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK203429676SQ201320528169
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】徐捷, 于立群, 王玉國(guó), 張興業(yè), 周曉鵬, 隋洪瑞, 代敬輝, 孟慶祥, 朱世柱, 王朝輝, 王艷寧, 袁有為, 賀春寧, 沈永芳, 路傳華, 李秀華, 張志安, 李建芳, 張斌梁, 黃欣, 趙靜波 申請(qǐng)人:中鐵十八局集團(tuán)有限公司, 天津海河下游開發(fā)有限公司, 天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院, 上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院, 上海交大海科(集團(tuán))有限公司, 天津市成套設(shè)備工程監(jiān)理有限公司, 中外天利(北京)工程管理咨詢有限公司